一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法
【专利摘要】本发明公开一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法，属于电机驱动技术领域。其技术特征在于：用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，由四条特殊转子位置的磁链?电流特性曲线，即θr/6转子位置的磁链?电流特性曲线ψθr/6、θr/3转子位置的磁链?电流特性曲线ψθr/3、2θr/3转子位置的磁链?电流特性曲线ψ2θr/3、5θr/6转子位置的磁链?电流特性曲线ψ5θr/6，确定转子位置，依序开通、关断各相，实施正向和反向起动、低速正向电动和制动运行、低速反向电动和制动运行、中高速正向电动和制动运行、中高速反向电动和制动运行，无需转子位置传感器，实现三相开关磁阻电机四象限控制，具有良好工程应用价值。
【专利说明】
一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法，尤其是一种适 用于多种结构的三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法。
【背景技术】
[0002] 开关磁阻电机驱动系统属于自同步电机系统，需要精确的转子位置信息实现高性 能控制。位置传感器的安装增加了系统的成本和复杂性，同时也降低了驱动系统的可靠性。 双凸极结构和集中绕组使开关磁阻电机有特殊的电感和磁链特性，该电磁特性中包含了转 子位置信息。开关磁阻电机系统中可直接测得的量主要有绕组电压、绕组电流、电流斜率、 电流拐点、电流上升和下降时间。通过以上测得的量，可间接的计算出开关磁阻电机的电感 或磁链;然后根据电感或磁链与转子位置和电流的关系，即可得到转子位置信息，这是实现 开关磁阻电机无位置控制的理论基础。基于以上理论基础，国内外提出了多种不同的开关 磁阻电机无位置控制方法。但是，高频脉冲注入法和调制法仅适用于低速段，电流梯度法仅 适用于高速段，电感模型法、观测器法和智能控制算法有较宽的调速范围，但需要复杂的数 学模型和大量的实时运算。因此，有必要提出一种不需要增加外部硬件和存储空间，有自起 动和四象限运行能力，调速范围宽，计算量小的开关磁阻电机无位置控制方法。
【发明内容】
[0003] 针对上述技术中存在问题，提供一种无需转子位置传感器、调速范围宽、计算量 小、不需要增加外部硬件和存储空间、有自起动能力的三相开关磁阻电机四象限无位置传 感器控制方法。
[0004] 为实现上述技术目的，本发明的三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方 法。
[0005] 通电相的定子极中心线和转子的槽中心线重合的位置是该相θ = 〇°位置，0r是一 个转子周期，有四条特殊转子位置的磁链-电流特性曲线，即9r/6转子位置的磁链-电流特 性曲线_ r/6、0r/3转子位置的磁链-电流特性曲线_r/3、20r/3转子位置的磁链-电流特性曲 线Φ2θι·/3、59 r/6转子位置的磁链-电流特性曲线lfeer/6，所述的Qr/6转子位置的磁链-电流特性 曲线Φθι·/6和所述的59 r/6转子位置的磁链-电流特性曲线lfeer/6-致，标记为版=加]：/6 = 1^50]：/6， 所述的0r/3转子位置的磁链-电流特性曲线柄r/3和所述的20 r/3转子位置的磁链-电流特性 曲线Φ2θι·/3-致，标记为Φη = Φθ?·/3 = iher/3;选择所述的9r/6转子位置的磁链-电流特性曲线 φθΓ/6和所述的073转子位置的磁链-电流特性曲线φ θΓ/3估测电动状态转子位置，选择所述的 20r/3转子位置的磁链-电流特性曲线Φ 2θΓ/3和所述的50r/6转子位置的磁链-电流特性曲线 Φ_/6估测制动状态转子位置，用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，用其特征在于。
[0006] 1)各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链Φ>ΦΗ时，转子处于 区域I，当实测磁链时，转子处于区域II，当实测磁链iKik时，转子处于区域III。
[0007] 2)以B相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六个子区域，B 相转子位置0°至9r/6是子区域①，B相转子位置076至073是子区域②，B相转子位置0r/3至 Θγ/2是子区域③，B相转子位置0r/2至20r/3是子区域④，B相转子位置20r/3至50 r/6是子区域 ⑤，B相转子位置5θr/6至θr是子区域⑥。
[0008] 3)子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域④和⑤处于 A相区域III;子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区域①和⑥处 于B相区域III;子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子区域②和③ 处于C相区域III。
[0009] 4)转子位置确定:实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链Φα>Φη、B相磁链、C 相磁链ΦιΧΦΚΦη，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ik>ik、B相磁链版〈1^〈加、(3相磁 链ik〈ik，开关磁阻电机转子处于子区域②；当A相磁链版〈1]^〈加、13相磁链11^>加、(3相磁链11^〈 版，开关磁阻电机转子处于子区域③;当A相磁链ik〈ik、B相磁链ife>ik、C相磁链ΦιΧΦΚΦη，开关 磁阻电机转子处于子区域④；当Α相磁链ik〈ik、B相磁链ik〈ife〈ik、C相磁链Φ〔>Φη，开关磁阻电 机转子处于子区域⑤；当A相磁链版〈1]^〈加、13相磁链加〈版、(3相磁链11^>加，开关磁阻电机转子 处于子区域⑥。
[0010] 5)正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域 ②，开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C 相；当转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相。
[0011] 6)反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域 ⑤，开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A 相；当转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相。
[0012] 7)低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相： 7.1) 电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相； 7.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相。
[0013] 8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相： 8.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ik = ik时，此刻转子位 置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选 择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，Α相磁链如=版时，此刻转子位置选择为 关断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链= 时，此刻转子位置选择为开通A 相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链φΒ = 1时，此刻转子位置选择为关断C相基 准位置；当转子位置处于子区域⑥，C相磁链ik = ik时，此刻转子位置选择为开通B相基准位 置； 8.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链ih = ik时，此刻转子位 置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选 择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为 开通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ik = ik时，此刻转子位置选择为关断A 相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链如=版时，此刻转子位置选择为开通C相基 准位置；当转子位置处于子区域⑥，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择为关断B相基准位 置； 8.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，Α相磁链如=版时，此刻转子位 置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链!k = !k时，此刻转子位置选 择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为 关断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链= 时，此刻转子位置选择为开通C 相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链加=版时，此刻转子位置选择为关断A相基 准位置；当转子位置处于子区域①，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择为开通B相基准位 置； 8.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，Β相磁链Φβ = ik时，此刻转子位 置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选 择为关断Α相基准位置；当转子位置处于子区域④，Α相磁链如=版时，此刻转子位置选择为 开通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链时，此刻转子位置选择为关断C 相基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链ik =版时，此刻转子位置选择为开通A相基 准位置；当转子位置处于子区域①，C相磁链!k = !k时，此刻转子位置选择为关断B相基准位 置； 8.5) 中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时〇()至01/6,开通当前相， 在上述当前相关断基准位置基础上，提前9 r/6至Μ，关断当前相。
[0014] 无需转子位置传感器，实现三相开关磁阻电机四象限控制。
[0015] 有益效果:本发明对多种结构的三相开关磁阻电机系统，不需要外部机械固定装 置，可以方便快速地测出四个特殊位置处的磁链-电流特性曲线，四个特殊位置处的磁链随 转子位置变化率大、分辨率高，转子位置检测精度高，只需要确定四个特殊位置处的磁链-电流特性曲线，不需要存储整个开关磁阻电机的磁链模型，大大减少了控制器存储空间，计 算量小，依序开通、关断各相，实施正向和反向起动、低速正向电动和制动运行、低速反向电 动和制动运行、中高速正向电动和制动运行、中高速反向电动和制动运行，有自起动和四象 限运行能力，调速范围宽，不需要转子位置传感器，实现了三相开关磁阻电机全速段四象限 无位置传感器控制运行，具有良好的工程应用价值。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的三相12/8结构开关磁阻电机截面示意图。
[0017]图2是本发明的磁链分区示意图。
[0018]图3是本发明的三相磁链波形示意图。
[0019] 图4是本发明的三相6/4结构开关磁阻电机截面示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述。
[0021 ]实施例一、以如图1所示三相12/8结构开关磁阻电机系统为例，B相的定子极中心 线和转子的槽中心线重合的位置是B相θ = 〇°位置，01 = 45°是一个转子周期，有四条特殊转 子位置的磁链-电流特性曲线，即9r/6 = 7. δ*3转子位置的磁链-电流特性曲线Φθτ·/6、9r/3 = 15*3 转子位置的磁链-电流特性曲线Φθγ/3、20r/3 = 30°转子位置的磁链-电流特性曲线φ2θΓ/3、50r/ 6 = 37.5°转子位置的磁链-电流特性曲线fer/6，7.5°转子位置的磁链-电流特性曲线！W6和 37.5 Q转子位置的磁链-电流特性曲线Φ5θι·/6-致，标记为版=如176 = 1^50176，15()转子位置的磁 链-电流特性曲线ΦθΓ/3和30Q转子位置的磁链-电流特性曲线Φ2ΘΓ/3-致，标记为Φη = Φθ?·/3 = Φ2ΘΓ/3;选择7.5°转子位置的磁链-电流特性曲线柄r/6和15°转子位置的磁链-电流特性曲线 ΦθΓ/3估测电动状态转子位置，选择30*3转子位置的磁链-电流特性曲线Φ2θι·/3和37. δ*3转子位置 的磁链-电流特性曲线φ5θν6估测制动状态转子位置，用测试电路实测开关磁阻电机各相磁 链，用其特征在于。
[0022] 1)如图2所示，各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链Φ>ΦΗ 时，转子处于区域I，当实测磁链ΦΚ?ΚΦΗ时，转子处于区域II，当实测磁链时，转子处于 区域III。
[0023] 2)如图3所不，以Β相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六 个子区域，Β相转子位置0*^076 = 7.5°是子区域①，Β相转子位置076 = 7.5^073=15? 子区域②，B相转子位置0r/3 = 15^0r/2 = 22.5°是子区域③，B相转子位置0r/2 = 22.5°至2 0r/3 = 3〇°是子区域④，B相转子位置20r/3 = 3〇°至50r/6 = 37.5°是子区域⑤，B相转子位置5 076 = 37.5^0^45°是子区域⑥。
[0024] 3)如图2所示，子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域 ④和⑤处于A相区域III;子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区 域①和⑥处于B相区域III;子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子 区域②和③处于C相区域III。
[0025] 4)转子位置确定:实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链Φα>Φη、B相磁链、C 相磁链ΦιΧΦΚΦη，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ik>ik、B相磁链版〈1^〈加、(3相磁 链ik〈ik，开关磁阻电机转子处于子区域②；当A相磁链版〈1]^〈加、13相磁链11^>加、(3相磁链11^〈 版，开关磁阻电机转子处于子区域③;当A相磁链ik〈ik、B相磁链ife>ik、C相磁链ΦιΧΦΚΦη，开关 磁阻电机转子处于子区域④；当Α相磁链ik〈ik、B相磁链ik〈ife〈ik、C相磁链Φ〔>Φη，开关磁阻电 机转子处于子区域⑤；当A相磁链版〈1]^〈加、13相磁链加〈版、(3相磁链11^>加，开关磁阻电机转子 处于子区域⑥;转子位置确定规则如表1所示。 表1转子位置确定规则
[0026] 5)正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域 ②，开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C 相；当转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相。
[0027] 6)反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域 ⑤，开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A 相；当转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相。
[0028] 7)低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相，低速运行时检测 相和导通相选择规则如表2所示： 7.1) 电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相； 7.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相。 表2低速运行时检测相和导通相选择规则
[0029] 8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相： 8.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ik = ik时，此刻转子位 置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选 择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，Α相磁链如=版时，此刻转子位置选择为 关断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链= 时，此刻转子位置选择为开通A 相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链φΒ = 1时，此刻转子位置选择为关断C相基 准位置；当转子位置处于子区域⑥，C相磁链加=加时，此刻转子位置选择为开通B相基准位 置;如表3所示； 8.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链ih = ik时，此刻转子位 置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选 择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为 开通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ik = ik时，此刻转子位置选择为关断A 相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链如=版时，此刻转子位置选择为开通C相基 准位置；当转子位置处于子区域⑥，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择为关断B相基准位 置;如表3所示； 8.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，Α相磁链如=版时，此刻转子位 置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链!k = !k时，此刻转子位置选 择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为 关断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链= 时，此刻转子位置选择为开通C 相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链加=版时，此刻转子位置选择为关断A相基 准位置；当转子位置处于子区域①，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择为开通B相基准位 置;如表4所示； 8.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，Β相磁链Φβ = ik时，此刻转子位 置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选 择为关断Α相基准位置；当转子位置处于子区域④，Α相磁链如=版时，此刻转子位置选择为 开通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链时，此刻转子位置选择为关断C 相基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链ik =版时，此刻转子位置选择为开通A相基 准位置；当转子位置处于子区域①，C相磁链!k = !k时，此刻转子位置选择为关断B相基准位 置;如表4所示； 8.5) 中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时0*3至7 . δ*3，开通当前相， 在上述当前相关断基准位置基础上，提前7.至Μ，关断当前相。
[0030] 无需转子位置传感器，实现了三相12/8结构开关磁阻电机四象限控制。 表3中高速正向运行时关断和导通相基准位置选择规则
表4中高速反向运行时关断和导通相基准位置选择规则
[0031] 实施例二、以如图4所示三相6/4结构开关磁阻电机系统为例，B相的定子极中心线 和转子的槽中心线重合的位置是B相θ = 〇°位置，01 = 90°是一个转子周期，有四条特殊转子 位置的磁链-电流特性曲线，即9r/6 = 15*3转子位置的磁链-电流特性曲线柄~、0r/3 = 300转 子位置的磁链-电流特性曲线^/3 3073 = 6(^转子位置的磁链-电流特性曲线iher/3、50r/6 = 75°转子位置的磁链-电流特性曲线φ5θΓ/6，15°转子位置的磁链-电流特性曲线！W6和75°转 子位置的磁链-电流特性曲线Φ5Θι·/6-致，标记为版=Φθ?·/6 = Φ5θι·/6，30*3转子位置的磁链-电流 特性曲线ΦθΓ/3和60Q转子位置的磁链-电流特性曲线Φ2θι·/3-致，标记为Φη = Φθγ/3 = Φ2θι·/3 ;选择 15Q转子位置的磁链-电流特性曲线柄r/6和300转子位置的磁链-电流特性曲线柄 r/3估测电动 状态转子位置，选择60°转子位置的磁链-电流特性曲线Φ2θΓ/3和75°转子位置的磁链-电流特 性曲线估测制动状态转子位置，用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，用其特征在 于。
[0032] 1)如图2所示，各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链Φ>ΦΗ 时，转子处于区域I，当实测磁链ΦΚ?ΚΦΗ时，转子处于区域II，当实测磁链时，转子处于 区域III。
[0033] 2)如图3所不，以Β相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六 个子区域，Β相转子位置= 1 δ*3是子区域①，Β相转子位置0r/6 = 15*^073 = 30*3是子 区域②，B相转子位置0r/3 = 30°至0r/2 = 45°是子区域③，B相转子位置0r/2 = 45°至20r/3 = 60°是子区域④，B相转子位置20^3 = 6(^至50^6 = 75°是子区域⑤，B相转子位置50r/6 = 75。 至01 = 9〇°是子区域⑥。
[0034] 3)如图2所示，子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域 ④和⑤处于A相区域III;子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区 域①和⑥处于B相区域III;子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子 区域②和③处于C相区域III。
[0035] 4)转子位置确定:实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链Φα>Φη、B相磁链、C 相磁链ΦιΧΦΚΦη，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ik>ik、B相磁链版〈1^〈加、(3相磁 链ik〈ik，开关磁阻电机转子处于子区域②；当A相磁链版〈1]^〈加、13相磁链11^>加、(3相磁链11^〈 版，开关磁阻电机转子处于子区域③;当A相磁链ik〈ik、B相磁链ife>ik、C相磁链ΦιΧΦΚΦη，开关 磁阻电机转子处于子区域④；当Α相磁链ik〈ik、B相磁链ik〈ife〈ik、C相磁链Φ〔>Φη，开关磁阻电 机转子处于子区域⑤；当A相磁链版〈1]^〈加、13相磁链加〈版、(3相磁链11^>加，开关磁阻电机转子 处于子区域⑥;转子位置确定规则如表5所示。 表5转子位置确定规则
[0036] 5)正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域 ②，开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C 相；当转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相。
[0037] 6)反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域 ⑤，开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A 相；当转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相。
[0038] 7)低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相，低速运行时检测 相和导通相选择规则如表6所示： 7.1) 电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相； 7.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相。 表6低速运行时检测相和导通相选择规则
[0039] 8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相： 8.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ik = ik时，此刻转子位 置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选 择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，Α相磁链如=版时，此刻转子位置选择为 关断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链= 时，此刻转子位置选择为开通A 相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链φΒ = 1时，此刻转子位置选择为关断C相基 准位置；当转子位置处于子区域⑥，C相磁链加=加时，此刻转子位置选择为开通B相基准位 置;如表7所示； 8.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链ih = ik时，此刻转子位 置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选 择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为 开通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ik = ik时，此刻转子位置选择为关断A 相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链如=版时，此刻转子位置选择为开通C相基 准位置；当转子位置处于子区域⑥，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择为关断B相基准位 置;如表7所示； 8.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，Α相磁链如=版时，此刻转子位 置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链!k = !k时，此刻转子位置选 择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为 关断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链= 时，此刻转子位置选择为开通C 相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链加=版时，此刻转子位置选择为关断A相基 准位置；当转子位置处于子区域①，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择为开通B相基准位 置;如表8所示； 8.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，Β相磁链Φβ = ik时，此刻转子位 置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选 择为关断Α相基准位置；当转子位置处于子区域④，Α相磁链如=版时，此刻转子位置选择为 开通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链时，此刻转子位置选择为关断C 相基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链ik =版时，此刻转子位置选择为开通A相基 准位置；当转子位置处于子区域①，C相磁链!k = !k时，此刻转子位置选择为关断B相基准位 置;如表8所示； 8.5) 中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时0*3至1 δ*3，开通当前相，在 上述当前相关断基准位置基础上，提前1至Μ，关断当前相。
[0040] 无需转子位置传感器，实现了三相6/4结构开关磁阻电机四象限控制。 表7中高速正向运行时关断和导通相选择规则
表8中高速反向运行时关断和导通相选择规则
【主权项】
1. 一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法，通电相的定子极中心线和转 子的槽中心线重合的位置是该相θ=ο°位置，01是一个转子周期，有四条特殊转子位置的磁 链-电流特性曲线，即9r/6转子位置的磁链-电流特性曲线柄 r/6、0r/3转子位置的磁链-电流 特性曲线φθΓ/3、20 r/3转子位置的磁链-电流特性曲线φ2θΓ/3、50r/6转子位置的磁链-电流特性 曲线1]^/6，所述的 9176转子位置的磁链-电流特性曲线如176和所述的59176转子位置的磁链-电流特性曲线Φ5θι·/6-致，标记为Ik = ΦθΓ/6 = Φ5θι·/6，所述的0r/3转子位置的磁链-电流特性曲 线1]^/3和所述的20r/3转子位置的磁链-电流特性曲线Φ2θι·/3-致，标记为lk = l]^r/3 = lfeer/3;选 择所述的9r/6转子位置的磁链-电流特性曲线Φ(^/6和所述的073转子位置的磁链-电流特性 曲线柄r/3估测电动状态转子位置，选择所述的20 r/3转子位置的磁链-电流特性曲线φ2θΓ/3和 所述的50r/6转子位置的磁链-电流特性曲线φ 5θΓ/6估测制动状态转子位置，用测试电路实测 开关磁阻电机各相磁链，用其特征在于： 1) 各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链ΦΜη时，转子处于所述的 区域I，当实测磁链版<Φ〈Φη时，转子处于所述的区域II，当实测磁链时，转子处于所述的 区域ΙΠ ; 2) 以B相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六个子区域，B相转 子位置〇°至9"6是子区域①，B相转子位置0 1/6至01/3是子区域②，B相转子位置01/3至01/2 是子区域③，B相转子位置0 r/2至20r/3是子区域④，B相转子位置20r/3至50r/6是子区域⑤， B相转子位置5017/6至01·是子区域⑥； 3) 子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域④和⑤处于A相 区域III;子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区域①和⑥处于B 相区域III;子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子区域②和③处于 C相区域III; 4) 转子位置确定:实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链Φα>Φη、B相磁链加〈版、C相磁链 ΦL〈lk〈ΦH，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ΦA>ΦH、B相磁链ΦL〈ΦB〈ΦH、C相磁链Φc〈 版，开关磁阻电机转子处于子区域@;当厶相磁链版〈如〈加、13相磁链加>加、〇相磁链11^〈版，开关 磁阻电机转子处于子区域③；当A相磁链ik〈ik、B相磁链ife>ik、C相磁链ΦιΧΦΚΦη，开关磁阻电 机转子处于子区域④；当A相磁链ΦΑ〈Φ?、Β相磁链版〈加〈加、<3相磁链1]^>加，开关磁阻电机转子 处于子区域⑤；当A相磁链ΦιΧΦα〈Φη、Β相磁链ife〈ik、C相磁链ik>ik，开关磁阻电机转子处于子 区域⑥； 5) 正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域②， 开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C相；当 转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相； 6) 反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域⑤， 开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A相；当 转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相； 7) 低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相： 7.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相； 7.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相； 7.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为 检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于 子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相； 8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相： 8.1) 电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ik = ik时，此刻转子位置 选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择 为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链如=版时，此刻转子位置选择为关 断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链Φβ=Φη时，此刻转子位置选择为开通A相 基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链_ =版时，此刻转子位置选择为关断C相基准 位置;当转子位置处于子区域⑥，C相磁链ik = ik时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置； 8.2) 电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链加=版时，此刻转子位置 选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选择 为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为开 通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链加=加时，此刻转子位置选择为关断A相 基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链如=版时，此刻转子位置选择为开通C相基准 位置;当转子位置处于子区域⑥，A相磁链Ih=Ik时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置； 8.3) 电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，A相磁链Ik=Ik时，此刻转子位置 选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链加=加时，此刻转子位置选择 为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为关 断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链Φβ=Φη时，此刻转子位置选择为开通C相 基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链_ =版时，此刻转子位置选择为关断A相基准 位置;当转子位置处于子区域①，A相磁链Ih=Ik时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置； 8.4) 电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，B相磁链ife=ik时，此刻转子位置 选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链Φβ = Φη时，此刻转子位置选择 为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域④，A相磁链如=版时，此刻转子位置选择为开 通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链Φα=Φη时，此刻转子位置选择为关断C相 基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链加=版时，此刻转子位置选择为开通A相基准 位置;当转子位置处于子区域①，C相磁链加=加时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置； 8.5) 中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时0°至076，开通当前相，在 上述当前相关断基准位置基础上，提前9 r/6至0°，关断当前相； 无需转子位置传感器，实现三相开关磁阻电机四象限控制。
【文档编号】H02P21/36GK105897113SQ201610428385
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】陈昊
【申请人】陈昊